Разработка блока управления тюнером спутникового телевидения

| |1 | | | |11 |

| | |ЕАВ | |В7 | |

| |19 | | | | |

| | |[pic| | | |

| | |] | | | |

1.2.4. Генератор тактовых импульсов

для микропроцессора 1821 ВМ85.

Схема генератора тактовых импульсов микропроцессора 1821ВМ85

содержится в самом микропроцессоре. Достаточно подключить кварцевый

резонатор к выводам № 1 и № 2 МП. Кварцевый резонатор может иметь любую

частоту колебаний в диапазоне от 1 до 6 МГц. Эта частота делится пополам, и

соответствующие импульсы используются в МП. На рисунке 2 показана схема

подключения кварцевого резонатора, в результате чего обеспечивается

синхронизация МП 1821ВМ85.

+5 В

1МГц

Рисунок 2.

1.2.5. Установка начального состояния

микропроцессора 1821ВМ85.

После включения питания ЦП должен начинать выполнение программы

каждый раз с команды, расположенной в ячейке с определенным адресом, а не с

какой-либо произвольной ячейке. Для этого нужно выполнить начальную

установку МП. Такая начальная установка осуществляется при первом включении

МП, а также в любое время, когда потребуется вернуть МП к началу выполнения

системной программы, всегда с одной и той же определенной ячейки памяти.

Чтобы выполнить функции начальной установки МП, к входу [pic] (№ 36)

МП подключаются элементы, соединенные в соответствии со схемой, показанной

на рисунке 3.

При подаче питания конденсатор заряжается до напряжения +5 В через

R1. Когда напряжение достигает некоторого определенного значения (min 2.4

В), выполнение команды «сброс» завершится и система начнет выполнение

программы с адреса 0000. После отключения питания произойдет разрядка

конденсатора С1 и микропроцессор будет находиться в исходном состоянии до

тех пор, пока напряжение на конденсаторе С1 не достигнет требуемого

значения.

+5В

VD1 R1

C1

Рисунок 3.

1.2.6. Запоминающие устройства.

Постоянная тенденция к усложнению задач, решаемых с помощью

микропроцессорной техники, требует увеличение объёма и ускорение процесса

вычислений. Однако скорость решения любой задачи на ЭВМ ограничена временем

ограничения к памяти, т.е. к ОЗУ. В таблице сравниваются характеристики

ОЗУ, выполненной на разной элементно-технологической основе.

|Приме-няемые|Время |Информа-цион|Плотность |Энергопо- |

|элементы |выборки,мс |ная ёмкость |размещ. |требление |

| | | |информац., |при |

| | | |бит/см3 |хранении |

| | | | |информац. |

|БП VT |50[pic]300 |103[pic]105 |До 200 |Есть |

|МОП |250[pic]103 |103[pic]106 |200[pic]300 |Есть |

|структуры | | | | |

|Ферритовые |350[pic]1200|106[pic]108 |10[pic]20 |Нет |

|сердечники | | | | |

Полупроводниковые ЗУ по режиму занесения информации делятся на

оперативные и постоянные, по режиму работы – статистические и динамические,

по принципу выборки информации – на устройства с произвольной и

последовательной выборкой, по технологии изготовления – на биполярные и

униполярные.

1.2.7. Оперативные запоминающие устройства.

ОЗУ предназначены для записи, хранения и считывания двоичной

информации. Структурная схема представлена на рисунке 4.

А0[pic]Аn

[pic]/RD

DI

D0

СS

SEX

SEY

НК – накопитель; DCX, DCY – дешифраторы строк и столбцов; УЗ – устройство

записи, УС – устройство считывания, УУ – устройство управления.

Как уже отмечалось, ОЗУ можно разделить на 2 типа: статические и

динамические. В накопителях статических ОЗУ применяются триггерные элементы

памяти. В ОЗУ динамического типа запоминающим элементом служит конденсатор.

Динамические ОЗУ имеют ряд преимуществ по сравнению со статистическими ОЗУ.

Основные характеристики динамических ОЗУ:

| |I |II |III |IV |

|Наибольшая |4К |16К |64К |256К |

|ёмкость, | | | | |

|бит/кристалл | | | | |

|Время выборки |200[pic]|200[pic]30|100[pic]200 |150[pic]200 |

|считывания, мс |400 |0 | | |

|Рпотр, мВт/бит |0,1[pic]|0,04[pic]0|4 10-3[pic]5|3 10-3[pic]4|

| |0,2 |,05 |10-3 |10-3 |

Преимуществом статистических ОЗУ перед динамическими является отсутствие

схемы регенерации информации, что значительно упрощает статические ЗУ, как

правило, имеют один номинал питающего напряжения.

Типовые характеристики СЗУ:

| |ЭСЛ |ТТЛ |ТТЛШ |U2Л |пМОП |кМОП |

|Ёмкость, |256[pic|256[pic|1К[pic]|4К[pic]|4К[pic]|4К[pic]|

|бит/кристалл |] 16К |] 64К |4К |8К |16К |16К |

|Время выборки |10[pic]|50[pic]|50[pic]|150 |45[pic]|150[pic|

|считывания, мс |35 |100 |60 | |100 |] 300 |

|Рпотр , мВт/бит|2[pic]0|15[pic]|0,5[pic|0,1[pic|0,24[pi|0,02 |

| |,06 |0,03 |] 0,3 |] 0,07 |c] 0,05| |

Наибольшим быстродействием обладают биполярные ОЗУ, построенные на

основе элементов ЭСЛ, ТТЛШ. Перспективными являются ОЗУ, построенные на

транзисторных структурах U2Л, позволяющих уменьшить площадь ЗЭ до

2000[pic]100мкм2 и снизить мощность потребления до нескольких микроватт на

бит, при tвкл=50[pic]150 мс.

Статические ОЗУ на МОП транзисторах, несмотря на среднее

быстродействие, получили широкое распространение, что объясняется

существенно большей плотностью размещения ячеек на кристалле, чем у БП ОЗУ.

Для рМОП удалось уменьшить геометрические размеры ЗЭ и снизить

напряжение питания до 15 В.

Для ОЗУ пМОП удалось ещё больше уменьшить геометрические размеры,

получить в 2,5 раза большую скорость переключения. Единое напряжение

питания +5В обеспечивает непосредственную совместимость таких ОЗУ по

логическим уровням с микросхемами ТТЛ.

Элементы ОЗУ на кМОП VT используются для построения статических ОЗУ

только при необходимости достижения min Рпотр. Также при переходе к режиму

хранения Рпотр уменьшается на порядок.

Для статических ОЗУ достигнута ёмкость 64 Кбит при организации 16

разрядов и времени выборки до 6 мс. Iпотр статических БП ОЗУ 100[pic]200

мА. Широко применяются схемы на кМОП-VT, среди которых наибольшее

распространение получила серия 537; Iпотр[pic]60 мА (режим обращения) и

Iпотр=0,001[pic]5 мА (хранение). В большинстве схем предусмотрен режим

хранения с пониженным Uпит=2 В. Это позволяет наиболее просто реализовать

работу ОЗУ от резервных батарей.

Динамические ОЗУ представлены в основном серией КР565 с max ёмкостью

256х1 разряд и min времени выборки 150 мс. Но необходимо постоянное

восстановление информации – регенерации, период которой составляет 1[pic]8

мс. Для регенерации нужны дополнительные схемы, что усложняет схему в

целом.

Дальнейшее рассмотрение будем вести на примере статического ОЗУ 2Кх8

с общим входом и выходом типа 537РУ10.\

1) tвыб[pic]220 мс.

2) Рпотр: хранение Uп=5В – 5,25 мВт

Uп=2В – 0,6 мВт

обращение - 370 мВт

3) Iпотр: хранение – 3 10-4 мА

обращение – 70 мА

4) Диапазон рабочих

температур - 10[pic]+[pic]С.

Усиление вх-вых сигналов до уровней ТТЛ осуществляется с помощью вых.

формирователей. Т.к. ОЗУ организовано как 2Кх8, значит необходимо

использовать АО[pic]А10 адресных линий и DO[pic]D7 линий шины данных.

Для управления функционированием схемы используется 3 вывода:

1) [pic]/RE - № 21

2) CE - № 18

3) OE - № 20

Микросхема 537РУ10 функционирует в 3 режимах:

. режим хранения данных

. режим считывания данных

. режим записи данных

Таблица истинности:

| |[pic]/R|[pic] |[pic|DO[pic]D7 |

| |E | |] | |

|Хранение |X |1 |X |Z |

|Запись |O |O |X |«0» или «1» |

|Считывание 1 |1 |O |O |«0» или «1» |

|Считывание 2 |1 |O |1 |Z |

Запись и считывание производится по 8 бит. При считывании можно

запретить вывод информации ([pic]=1). В качестве управляющих сигналов можно

использовать сигналы WR, RD, CSO (организация сигнала CSO будет рассмотрена

ниже).

|К |8 | |RAM | | | К шине данных |

|шине | |АО | | | | |

|адрес| | | | | | |

|а | | | | | | |

| |7 | | | |9 | |

| | |А1 | |D0 | | |

| |6 | | | |10 | |

| | |А2 | |D1 | | |

| |5 | | | |11 | |

| | |А3 | |D2 | | |

| |4 | | | |13 | |

| | |А4 | |D3 | | |

| |3 | | | |14 | |

| | |А5 | |D4 | | |

| |2 | | | |15 | |

| | |А6 | |D5 | | |

| |1 | | | |16 | |

| | |А7 | |D6 | | |

| |23 | | | |17 | |

| | |А8 | |D7 | | |

| |22 | | | | | |

| | |А9 | | | | |

| |19 | | | | | |

| | |А10 | | | | |

|WR |21 |WE/R| | |24 | |

| | |E | |Uп | | |

|RD |20 | | | |12 | |

| | |OE | |GND | | |

|CSO |18 | | | | | |

| | |CE | | | | |

1.2.8. Постоянное запоминающее устройство.

Структурная схема ПЗУ аналогична структурной схеме ОЗУ, только

отсутствует устройство записи, т.к. после программирования ПЗУ, информация

из него только считывается.

Основные характеристики восьми типов ПЗУ приведены ниже:

|Параметр |ЭСЛ |ТТЛ |ттлш |рмоп |пмоп |кмоп |лиз |

| | | | | | | |моп |

|Ёмкость, |256[pi|1К[pic|1К[pic|4К[pic|8К[pic|64К |256 К |

|бит/ |c] 1К |] 64 К|] 64 К|] 8К |] 64 К| | |

|кристалл | | | | | | | |

|Рпотр, |0,8 |0,01[p|0,01[p|0,1 |0,01 |5 10-3|2 10-3|

|мВт/бит | |ic] |ic] | | | | |

| | |0,5 |0,1 | | | | |

|tсчит, мс |20 |50[pic|45[pic|500 |30 |50 |200 |

| | |] 350 |]85 | | | | |

Для потребителей выбор типа ПЗУ во многом определяется не только

электрическими параметрами этой большой ИС, но и способами её

программирования. ПЗУ могут программироваться, как у потребителя, так и на

предприятии –изготовителе. Существуют ПЗУ однократного и многократного

программирования.

Наиболее универсальными являются перепрограммирования ПЗУ, которые

изготовляются на основе МОП-структур и ЛИЗМОП. Ёмкость таких РПЗУ достигает

256 кбит с организацией 32х2. Информация стирается с помощью УФ-облучения

кристалла. В накопителях РПЗУ используются специальные типы VT-структур,

которые изменяют свои характеристики при программировании РПЗУ. Это

изменение характеристик и служит признаком хранящейся информации. Время

выборки считывания таких РПЗУ широкое распространение получила серия 573.

Свой выбор я остановил на РПЗУ 8к х 8 типа 573РФ4:

1) tхр не менее 25000 ч.

2) число циклов не менее 25.

перепрограммирования (Т=[pic]С).

3) Uп – 5 В

Uпрогр – 5 В (считывание)

21,5 В (программирование).

4) Рпотр – не более 420 мВт.

5) tвыб.адреса – не более 300[pic]450 мс.

tвыб.разр. – не более 120[pic]150 мс.

6) Выход - 3 состояния.

7) Совместимость – с ТТЛ схемами по входу и выходу.

Так как ПЗУ организована как 8к х 8, значит необходимо использовать

А0[pic]А12 адресных линий и D0[pic]D7 линий шины данных.

Для управления функционирования схемы используются 2 вывода:

1) CS - №20.

2) ОЕ - №22.

Микросхема 573РФ4 функционирует в 2-х режимах:

- режим хранения

- режим считывания

Считывание информации производится по 8 бит. В качестве сигналов управления

будем использовать сигнал RD и сигнал, который будет поступать по старшей

адресной линии.

Таблица истинности:

| |[pic] |[pic] |PR |UPR |

|Хранение |1 |х |Х |Uп |

|Считывание |0 |0 |1 |Uп |

|Отключение выходов |0 |1 |1 |Uп |

|Программирование |0 |1 |0 |21,5 |

|Запрет программирования |0 |1 |1 |21,5 |

|Запрет программирования |1 |1 |0 |21,5 |

|К |10 | |ROM | | |№ 28 – свободный |

|шине | |АО | | | | |

|адрес| | | | | | |

|а | | | | | | |

| |9 | | | |11 | |

| | |А1 | |D0 | | |

| |8 | | | |12 | |

| | |А2 | |D1 | | |

| | | | | | | |

| | | | | | | |

| | | | | | | |

| | | | | | |К шине данных |

| |7 | | | |13 | |

| | |А3 | |D2 | | |

| |6 | | | |15 | |

| | |А4 | |D3 | | |

| |5 | | | |16 | |

| | |А5 | |D4 | | |

| |4 | | | |17 | |

| | |А6 | |D5 | | |

| |3 | | | |18 | |

| | |А7 | |D6 | | |

| |25 | | | |19 | |

| | |А8 | |D7 | | |

| |24 | | | | | |

| | |А9 | | | | |

| |21 | | | | | |

| | |А10 | | | | |

| |23 | | | |27 | |

| | |A11 | |PR | | |

| |2 | | | |28 | |

| | |A12 | |Uп | | |

|AIS |20 | | | |1 | |

| | |CS | |Uпр | | |

|RD |18 | | | |14 | |

| | |OE | |GND | | |

1.2.9. Таймер.

Одно из наиболее необходимых эксплуатационных удобств – наличие

встроенных часов, показания которых постоянно или по запросу оператора

выводятся на экран. Можно также обеспечить выдачу команд на включение или

выключение внешних устройств в заданное время. Часы могут быть реализованы

как программно, так и аппаратно.

Программная реализация требует решения многих проблем. При аппаратной

реализации основная задача – передать показания электронных часов на шину

данных. Желательно также иметь возможность по командам блока управления

корректировать показания часов, устанавливать время срабатывания

будильника.

К сожалению, большинство БИС, предназначенных для электронных часов,

нельзя непосредственно связать с блоком управления. Для этого необходимо

разработать довольно сложную схему сопряжения. Но, в настоящее время

промышленностью выпускается микросхема 512 ВШ, специально предназначенная

для работы в составе микропроцессорных устройств в качестве часов реального

времени с будильником, календарем, а также ОЗУ общего назначения ёмкостью

50 байт.

Микросхема выполнена по КМОП технологий, питается от одного источника

питания от 3 до 8 В. Потребляемая мощность очень мала, что позволяет питать

микросхему от автономного источника (батареи), сохраняя при этом, при

отключении основного источника питания микропроцессорной системы,

правильный ход часов и информацию, занесенную во внутреннее ОЗУ.

|Время цикла записи или |Uп |

|считывания информации | |

|1 мкс |5 В |

|до 5 мкс |3 В |

Микросхема совместима по логическим уровням с микросхемами ТТЛ. Все выводы

допускают нагрузку током до 10 мА.

Условное обозначение и основная схема включения:

+5 В

R2 +4+6В

C1 R1 VD2 18

VD1

C2 22

К шине 19

AD0[pic]AD7

микропроцессора

к

мик-

ропро-

23 цессор

К шине ной

Управления 21 сис-

теме

С3

3

R4

С4 R3

Можно использовать резонаторы, имеющие резонансную частоту:

1) 32768 Гц

2) 1048576 Гц

3) 4194304 Гц

Ток потребления зависит от fr.

f=32768 Гц In[pic]мкА

при [pic]f Iпотр может доходить до 4 мА.

Сигнал тактового генератора можно снять с выхода CKOUT для

использования в других устройствах системы. Он поступает на этот вход

непосредственно (CKFS=1) или после деления частоты на четыре (CKFS=0).

Микросхема имеет выход ещё одного сигнала (SQW), получаемого делением

частоты тактового генератора. Коэффициент деления задается командами,

поступающими от процессора. Включается и выключается этот сигнал также

командами процессора.

Распределение памяти микросхемы 512ВИ1:

|Адрес |Данные |

|00Н |Секунды |

|01 |Секунды (будильник) |

|02 |Минуты |

|03 |Минуты (будильник) |

|04 |Часы |

|05 |Часы (будильник) |

|06 |День недели |

|07 |День месяца |

|08 |Месяц |

|09 |Год |

|0А |Регистр А |

|0В |Регистр В |

|0С |Регистр С |

|0D |Регистр D |

|OE-3 FH |ОЗУ общего назначения |

Микросхема связана с микропроцессором через двунаправленную

мультиплексированную шину адреса – данных (AD0[pic]AD7). Для управления

записью и считыванием информации служат входы [pic] (выбор микросхемы), AS

(строб, адреса), DS (строб данных) и R/[pic] (чтение – запись).

[pic] - «1» шина AD, входы DS и R/[pic] отключены от шин процессора и

снижается мощность потребления.

[pic] - «0» должен сохраняться неизменным во время всего цикла записи

и чтения.

Сигнал AS подается в виде положительного импульса во время наличия

информации об адресе на шине AD0[pic]AD7. Адреса записываются во внутренний

буфер микросхемы по срезу этого импульса.

В этот же момент анализируется логический уровень сигнала на входе DS

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5